Bei der Bestimmung der Tragfähigkeit einer beliebigen Struktur müssen Sie mehrere verschiedene Faktoren berücksichtigen:
- Zulässige Durchbiegung
- Maximal zulässige Biegespannung
- Säulendruck- und Knickfestigkeit
Für die Berechnung der Durchbiegung ist @rob’s Vorschlag, den Sagulator zu verwenden, ein guter Anfang. Sie müssen nicht alle technischen Konzepte, die hinter den Kulissen ablaufen, genau kennen, um eine 90%ige Antwort zu erhalten. Der Sagulator gibt einfach die Abmessungen Ihres Möbels in eine Strahlablenkung -Gleichung ein und spuckt die Antwort aus. Diese Gleichungen beruhen auf der Annahme, dass das Material innerhalb seiner Elastizitätsgrenze bleibt. Sie können dies im Sagulator testen, indem Sie eine Belastung von 5.000 lb für ein ½" dickes Kiefernholzregal eingeben. Die gezeigte Durchbiegung ist größer als die Länge des Regals, da die Gleichung die Bruchfestigkeit des Materials nicht berücksichtigt.
Maximale Biegespannung ermöglicht es Ihnen zu berechnen, wie viel Belastung Ihre Möbel aufnehmen können, ohne zu brechen. Die maximale Belastung, die ein horizontaler Balken aufnehmen kann, hängt von der Spannweite, der Art der Lasteinleitung, der Art der Abstützung der Enden, dem Material und der Querschnittsgeometrie ab. Glücklicherweise gibt es mehrere Online-Ressourcen wie Engineer’s Edge und die Engineering Toolbox , die mit Verallgemeinerungen helfen können, so dass Sie nicht jede Bedingung ableiten müssen.
Für eine gleichmäßige Belastung eines Trägers mit fest fixierten Endbedingungen (d.h. die Verbindungen sind an jedem Ende durch Kleber oder zumindest durch mehr als ein Befestigungselement verbunden), liegt die maximale Biegespannung an den Enden, in einer Größenordnung von
sigma = M*y/I
, wobei
M is the maximum moment,
I is the cross section moment of area
y is the distance from the neutral axis.
Für einen rechteckigen Querschnitt, und I = 1/12*b*h^3, wobei h die Trägerdicke und b die Trägerbreite ist. Das y ist einfach h/2.
Mit diesem Rechner können Sie Ihr maximales M berechnen.
Die maximal zulässige Spannung (oder Bruchmodul) für viele Holzarten finden Sie, indem Sie in Google nach Holzmaterialeigenschaften suchen.
Vergessen Sie nicht Ihren Sicherheitsfaktor für dieses Teil!
Säulendruck- und Knickfestigkeiten werden bei Ihren Konstruktionsüberlegungen nicht wirklich eine Rolle spielen, es sei denn, Sie planen die Verwendung langer, spindeldürrer Beine. Mit 4x4-Beinen werden Sie dieses Problem nicht haben. Mit dünneren Beinen können Sie die kritische zentrische Belastung (ausgerichtet mit der Achse des Beins, in der Mitte des Beins aufgebracht) mit der folgenden Formel berechnen:
F=(pi^2*EI)/(KL)^2
wobei
E is the material modulus of elasticity
I is the area moment of inertia of the leg cross section,
K is the column effective length factor,
L is the unsupported length
Für freitragende Beine, die nur an einer Tischschürze oder an der Oberseite Ihrer Bank befestigt sind, wird K 2 sein, da es sich im Wesentlichen um einen fixierten freien Endzustand handelt. Für Beine, die unten mit einer Strebe verbunden sind, liegt K näher bei 0,5, und die Säulendruckfestigkeit ist eher ein Faktor.